[發明專利]一種用于視點均勻分布的三維光場顯示系統

有效

• 申請號: 202111108930.5
• 申請日: 2021-09-22
• 公開（公告）號: CN113985623B
• 公開（公告）日: 2023-06-02
• 發明（設計）人: 于迅博;徐斌;陳嘉欣;桑新柱;高鑫;溫旭東;董昊翔;粟曦雯
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: G02B30/27
• 分類號: G02B30/27
• 代理公司: 北京辰權知識產權代理有限公司 11619
• 代理人: 劉賀秋

本發明提供了一種用于視點均勻分布的三維光場顯示系統。其中，該系統包括沿光路依次設置的準直背光裝置、液晶顯示屏、非球面柱透鏡光柵及全息功能屏。其中，準直背光裝置用于發出定向光線，液晶顯示屏用于對定向光線進行首次調制，以得到調制后的光線；非球面柱透鏡光柵用于對調制后的光線進行折射調節，以及產生分布均勻的出射光線；全息功能屏用于對分布均勻的出射光線進行二次調制，并形成三維顯示視區。本發明基于非球面柱透鏡光柵有效改變了光線在柱透鏡上的出射位置，從而產生分布均勻的出射光線，進而達到構建均勻分布的視點的目的；本發明提供的三維光場顯示系統能夠滿足多人同時觀看的需求，用戶體驗極佳。

技術領域

本發明涉及三維光場顯示技術領域，更為具體來說，本發明能夠提供一種用于視點均勻分布的三維光場顯示系統。

背景技術

目前，三維光場顯示技術是三維顯示領域研究的熱點。通過三維光場顯示可再現三維場景在空間中的光線分布和顯示真實、自然的三維圖像。以電子沙盤應用場景為例，通過在電子沙盤上顯示高質量的三維地理地形圖像，能夠幫助用戶更加形象、具體地判斷地理結構和地形細節，以有效提高工作的效率和精確性，在地理地形勘測、地圖導航、交通管制等領域應用非常廣泛。

但是，由于球差、彗差、像散、場曲、畸變、色差等透鏡像差存在，使得經過標準透鏡的光線無法會聚成一個點，而是形成一個尺寸較大的彌散斑的形狀，從而導致傳統的三維光場顯示技術存在構建的視點分布不均勻的問題，在觀看區域中間位置視點間距小、分布較密集，而在觀看區域邊緣的位置視點間距大、分布較稀疏。視點分布的不均勻會直接導致不同位置的觀看者看到不同數目的視差圖像，所獲得的立體效果不同，不利于多人同時觀看。另外，視點分布的不均勻還導致觀看者在移動時獲得圖像的運動視差過渡不夠均勻平滑，用戶體驗不佳。

發明內容

為解決現有三維光場顯示技術存在的視點分布不均勻的問題，本發明提供了一種用于視點均勻分布的三維光場顯示系統，以達到提高視點分布均勻性和滿足多人觀看等技術目的。

為實現上述的技術目的，本發明提供了一種用于視點均勻分布的三維光場顯示系統，該系統可包括但不限于沿光路依次設置的準直背光裝置、液晶顯示屏、非球面柱透鏡光柵及全息功能屏。

準直背光裝置，用于發出定向光線。

液晶顯示屏，用于對定向光線進行首次調制，以得到調制后的光線。

非球面柱透鏡光柵，用于對調制后的光線進行折射調節，并產生分布均勻的出射光線。

全息功能屏，用于對分布均勻的出射光線進行二次調制，并形成三維顯示視區。

進一步地，非球面柱透鏡光柵，包括并行設置的多個非球面柱透鏡。

非球面柱透鏡，具有第一凸面和第二凸面；其中，第一凸面朝向液晶顯示屏，第二凸面朝向全息功能屏。

進一步地，第一凸面，用于對調制后的光線進行首次折射調節，以及使首次折射調節后的光線在第二凸面對應的基準平面上的投影間距相同。

第二凸面，用于對首次折射調節后的光線進行二次折射調節，并產生分布均勻的出射光線。

進一步地，第一凸面，包括對稱設置的第一弧面和第二弧面；第一弧面與第二弧面結構相同。第二凸面，包括對稱設置的第三弧面和第四弧面；第三弧面與第四弧面結構相同。

進一步地，第一凸面與第二凸面之間的最大距離為第一公共線與第二公共線之間的最大距離；其中第一公共線為第一弧面與第二弧面的公共線，第二公共線為第三弧面與第四弧面的公共線。

進一步地，第一凸面與第二凸面曲率半徑不同。

進一步地，第一凸面與第二凸面圓錐系數不同。